Bildverarbeitung & Maschinenbau

Vision mit klassischen Automatisierungskomponenten

Ist Bildverarbeitung im Maschinenbau heute überhaupt noch ein Thema oder ist nicht alles längst im Sinne der Anwenderfreundlichkeit erledigt? Wir reden schließlich von Dingen, wie Industrie 4.0, und stellen uns eine nahezu komplett vernetzte, dynamisch anpassbare Produktionsumgebung vor. Bis dies alles so funktioniert, ist mit Sicherheit noch viel im Detail zu erledigen und idealerweise über nötige Standards abzubilden.
Der klassische Bildverarbeiter hat oft Höheres im Kopf. Denkt er doch meist lieber in Algorithmen, SDKs, CPU- und GPU-Power usw. Der Anwender kämpft dann mit Verkabelung, Pegelanpassungen, Störfestigkeit und Stecker-Standards. Und so ist noch immer die Aufgabe, alle Komponenten einer Bildverarbeitung optimal aufeinander abzustimmen, sehr oft eine große Aufgabe. So groß, dass dies nicht selten ein massives Zeitaufkommen bei der Realisierung der Anlage verlangt. Viele Systemintegratoren haben über Jahre ihre eigenen Rezepte entwickelt und teilweise auch exotische Workarounds erfunden. Zwangsläufig führt dies oft zu komplexen, schwer wartbaren und

unübersichtlichen Installationen.

Worum geht es?

Dabei geht es doch immer wieder um das Eine: Bildaufnahme passend zum Objekttakt, die Beleuchtung synchronisiert mit der Belichtungszeit, Bilddaten verwerten, Gut/Schlecht-Signale ausgeben – immer öfter auch den Objektiv-Fokus korrigieren, die Blende anpassen oder das Bildfeld verändern, das alles möglichst intelligent in der Idee sowie schlank in Aufbau und Bedienung. Es geht also im Wesentlichen um die Verkabelung rund um den Aufnahmeort und den damit verbundenen Aufwand in Soft-und Hardware. All das sollte als langfristige Investition auch transparent, wartbar und einfach sein. In der Software erleben wir mit Deep Learning, neuen Algorithmen in der GPU und visuellen Bildverarbeitungstools einen qualitativen Sprung hin zur Vereinfachung. Und was sind auf der Hardwareseite die aktuellen Trends? Zu guter Letzt: Mit was für einem Aufwand kommuniziert die Bildverarbeitung mit der Außenwelt oder einer SPS? Bereits in den analogen 90er-Jahren setzte sich der Hirose-Stecker als Träger für Versorgung und Signale durch, allerdings ohne einheitliche Steckerbelegung. Das sorgte bei manchem Systemintegrator für schlimme Überraschungen. Heute haben wir immer noch den Hirose-Stecker – und immer noch weder einheitliche Steckerbelegung noch Spannungspegel. Immerhin hat die Bildverarbeitung in der Software mit GigE-Vision und GenICam wichtige Schritte zur Vereinfachung hin in Richtung Standards gemacht.

Standards im Maschinenbau

Der Maschinenbau ist der Bildverarbeitung in den Standards voraus: Hier sprechen wir von satten unempfindlichen 0- bis 24V-Signalen und soliden Kabelstandards. Es existieren von allen namhaften Firmen in der SPS, Sensor- und Aktor-Branche Verbindungslösungen, die sich bei Stecker, Pinbelegung und Funktion an gewisse Standards halten. Die Systeme sind somit im hohen Maße schneller zu verkabeln und lassen sich einfach und herstellerübergreifend ergänzen. Der M12-I/O-Standard ist bei Spannungsversorgung, Kabelfolge und Farbcode geregelt. Auch für den RJ45-Datenstecker gibt es bereits einen industriellen Ersatz. Der M12-8 ‚gekreuzt‘ ist bereits Standard bis 10GigE. Bei den intelligenten Kameras geht es eindeutig in Richtung der M12/M8-Verbindungen. Dies schafft eine direkte Kommunikation mit der Maschine und die Integration ist ’schnell und sauber‘. Ein Trend, der übrigens auch von vielen asiatischen Anbietern erkannt wurde. Es sieht so aus, dass sich der M12-Standard auch hier weiter vorarbeitet. Es liegt auf der Hand: Vereinfachung in der Bildverarbeitung heißt sich Hardware-seitig in bestehende Standards einzufügen. Vereinfachung bedeutet die Anzahl der Signalwege/Kabel zu reduzieren und die Anzahl der Komponenten zu minimieren. Vereinfachung bedeutet die beteiligten Komponenten selbst miteinander sprechen zu lassen, und das auf Industriesignalniveau. Die Kamera soll direkt mit der SPS, dem Sensor und dem Aktor kommunizieren. So lassen sich Überraschungen mit unpräzisen Timings oder auch auf Kostenseite vermeiden. Die Blackline-Kameraserie bietet seit Jahren das M12-12 für I/Os und M12-8 für GigE-Daten an. Alle SVS-Vistek-Kameras arbeiten mit industriellen Spannungs- und I/O-Pegeln von 24V, kompatibel mit Maschinenbau-Aktoren und -Sensoren. Die Kameras sind seit vielen Jahren mit der immer gleichen standardisierten Steckerbelegung ausgerüstet. Viele dieser Kameras haben I/O-Signalverarbeitung und LED-Blitzcontroller bereits an Bord.

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